El Doctorado en Matemática es un programa de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas que depende del Departamento de Matemática con la colaboración de profesores de otros departamentos de la facultad. El Programa de Doctorado en Matemática fue creado en marzo del año 2008. La creación del programa tiene su origen en la misión explicitada en el Plan Estratégico Institucional 2006-2010, respondiendo a las metas que se propuso Chile de incrementar el número de doctores y profesionales en áreas estratégicas y fundamentales para el desarrollo del país. Es un programa destinado a formar investigadores, con una sólida formación teórica, en áreas fundamentales de la Matemática más específicamente en las áreas de Lógica y Teoría de Números, Análisis y Geometría. Actualmente, el cuerpo de profesores consiste de una planta académica de 12 investigadores activos en líneas de investigación matemática de gran relevancia, con 7 de ellos pertenecientes al claustro. Además, el Departamento de Matemática recibe regularmente profesores visitantes al programa procedentes de universidades nacionales y extranjeras. El Programa de Doctorado en Matemática ha sido acreditado por la CNA en forma consecutiva en todas las oportunidades que se ha sometido a acreditación, otorgándole en la última oportunidad cinco años de acreditación, hasta octubre 2018. Esto significa que, desde el punto de vista de los académicos participantes, la infraestructura con que se cuenta, la investigación desarrollada y sus resultados, se cumple con los requerimientos nacionales de excelencia. La acreditación permite a los postulantes del programa acceder a becas CONICYT.